Prediction of NBTI Degradation in Dynamic Voltage Frequency Scaling Operations
Prediction of NBTI Degradation in Dynamic Voltage Frequency Scaling Operations
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动态电压频率调整操作中 NBTI 退化的预测
DOI：
10.1109/tdmr.2015.2503329
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发表时间：
2016-03
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xiaojin Li
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xiaojin Li
在纳米cmos时代，负偏置温度不稳定性（NBTI）已成为限制电路寿命的主要因素之一。当前复杂的电路操作，如电源和频率随时间变化而变化的动态电压频率缩放，深刻影响着NBTI效应引起的退化。因此，准确的NBTI预测对CMOS电路设计的可靠性至关重要。为了实现这一目标，本文1)在电源电压、频率和占空因数连续变化的情况下，对闭式反应扩散和捕获/去捕获模型进行了修正，以提高其老化预测；2)为修正后的封闭模型提出了一种有效的计算框架，以提供长时间跨度的准确老化预测；3)利用从65纳米CMOS工艺中提取的参数对修正后的模型和计算方法进行了验证。与以往的封闭模型相比，修正后的模型和相关计算方法能够提供令人信服的老龄化预测。今后将把修正后的模型和计算方法引入到电路可靠性设计的探索中。
In the nano-CMOS era, negative bias temperature instability (NBTI) has become one of the major limiting factors of circuit lifetime. Degradation caused by NBTI effect is profoundly affected by today's complicated circuit operations, such as dynamic voltage frequency scaling, in which power supply and frequency vary with time elapsing. Therefore, accurate NBTI prediction is essential to CMOS circuit design for reliability. To achieve this target, this paper 1) revises the closed-form reaction-diffusion and trapping/detrapping models to improve their aging prediction, under the situation when supply voltage, frequency, and duty factor consecutively change; 2) proposes an efficient calculation framework for our revised closed-form models to provide accurate aging prediction over a long time span; 3) validates our revised models and calculation methods by using the parameters extracted from a 65-nm CMOS process. Compared with the previous closed-form models, our revised models and the related calculation methods are able to provide convincing aging predictions. In the future, the revised models and the calculation methods will be introduced into the exploration on circuit design for reliability.
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DOI：
10.1109/tdmr.2007.910130
发表时间：
2007-12
影响因子：
2
作者：
Wenping Wang;V. Reddy;A. Krishnan;R. Vattikonda;S. Krishnan;Yu Cao
通讯作者：
Wenping Wang;V. Reddy;A. Krishnan;R. Vattikonda;S. Krishnan;Yu Cao
DOI：
10.1109/tdmr.2012.2189402
发表时间：
2012-04
影响因子：
2
作者：
B. Vaidyanathan;A. Oates
通讯作者：
B. Vaidyanathan;A. Oates
DOI：
10.1016/j.microrel.2005.08.001
发表时间：
2006-02
期刊：
Microelectron. Reliab.
影响因子：
--
作者：
J. Stathis;S. Zafar
通讯作者：
J. Stathis;S. Zafar
DOI：
10.1109/tdmr.2008.2002351
发表时间：
2008-10
影响因子：
2
作者：
S. Pae;J. Maiz;Chetan Prasad;Bruce Woolery
通讯作者：
S. Pae;J. Maiz;Chetan Prasad;Bruce Woolery
影响因子：
3.1
作者：
Tahui Wang;Chien-Tai Chan;Chun-Jung Tang;Ching-Wei Tsai;H. Wang;Min-hwa Chi;D. Tang
通讯作者：
Tahui Wang;Chien-Tai Chan;Chun-Jung Tang;Ching-Wei Tsai;H. Wang;Min-hwa Chi;D. Tang